Oxidación parcial de metano en catalizadores de Pd soportados sobre CexZr1-xO2/SiO2: Efecto de los ciclos continuos de reacción / Partial oxidation of methane in Pd-supported catalysts on CexZr1-xO2/SiO2: Effect of continuous reaction cycles

  • Elisabeth Mary Rubio Fuenmayor Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
  • Jeannette Josefina Zárraga Colina Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
  • Alexander José Moronta Cuicas Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
  • Dora Margarita Finol Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
  • Jorge Luis Sánchez Arrieta Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
  • Victor José Ferrer Villasmil Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
Palabras clave: fase β-PdH, óxido mixto CeZr, oxidación parcial de metano, Pd, RTP. / β-PdHx, phase, CeZr mixed oxide, partial oxidation of methane, TPR.

Resumen

Resumen


Se prepararon catalizadores de Pd soportados sobre CexZr1-xO2/SiO2 (x=0; 0,3; 0,7 y 1 en términos de relación molar), los cuales se sometieron a varios ciclos continuos de la reacción de oxidación parcial de metano hasta 700 °C en condiciones de alimentación estequiométricas (CH4/O2=2). Los catalizadores fueron caracterizados mediante Reducción a Temperatura Programada (RTP) antes y después de reacción. Los resultados de RTP indicaron que la adición de Zr desplazó la reducibilidad del óxido de cerio a más baja temperatura y la formación de la fase β-PdHx después tres ciclos de reacción, sugiriendo la presencia de aglomerados de PdO. Los catalizadores con 1% de Pd fueron los más activos, ocurriendo posiblemente una reestructuración de las partículas de PdO causado por los pasos de reducción y oxidación repetidos. Los catalizadores de Pd/CexZr1-xO2/SiO2 exhibieron actividades catalíticas más altas que los usados como referencia (Pd/ZrO2/SiO2 y Pd/CeO2/SiO2) con carga de Pd de 0,5%. Aunque la conversión de CH4 disminuyó durante los ciclos de reacción entre un 4 y 49% dependiendo del tipo de soporte, el catalizador 1%Pd/Ce0,7Zr0,3O2/SiO2 fue el más activo (~40% conversión de CH4) y con mayor estabilidad a 600 °C (60% conversión de CH4), manteniendo la selectividad a gas de síntesis (H2/CO=1,5).

 

Abstract

Six Pd catalysts supported on CeO2/SiO2, ZrO2/SiO2 and CexZr1-xO2/SiO2 (x= 0; 0.3;0.7 and 1 in terms of molar composition) were prepared and submitted to several reaction cycles of the partial oxidation of methane up to 700 °C, under stoichiometric feeding conditions (CH4/O2=2). The catalysts were characterized by Temperature Programmed Reduction (TPR) before and after the reaction. TPR results indicated that Zr addition displaced the reducibility of cerium oxide at lower temperature and the formation of the β-PdHx phase after three reaction cycles, suggesting the presence of PdO agglomerates. 1%Pd catalysts were more active, with the possible restructuring of the PdO particles caused by the repeated reduction and oxidation steps. Pd/CexZr1-xO2/SiO2 catalysts exhibited higher catalytic activities than Pd/ZrO2/SiO2 and Pd/CeO2/SiO2 references samples with Pd loading of 0,5%. Although the CH4 conversion decreased during the reaction cycles between 4 and 49% depending on the support, 1%Pd/Ce0,7Zr0,3Ox/SiO2 catalyst was the most active (~40% CH4 conversion) and high stability at 600 °C (60% CH4 conversion), keeping the syngas selectivity (H2/CO=1.5).

 

https://doi.org/10.22209/rt.v43n3a07

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Biografía del autor/a

Elisabeth Mary Rubio Fuenmayor, Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
Ingeniero Químico, MSc. EnIngeniería Química. Profesora contratada de laescuela de Ingeniería Química de laUniversidaddelZulia. Experiencia encatálisis heterogénea orientada al estudio de catalizadores de Pdsoportados sobre óxidos mixtos, para lasreacciones de oxidación de metano y reducción de óxidos de nitrógeno. Caracterización de catalizadores usando técnicas de Fluorescencia de Rayos X (XRF), Difracción de rayos X (XRD), Reducción a Temperatura Programada (TPR), Quimisorción de CO, Capacidad de almacenamiento de O2.
Jeannette Josefina Zárraga Colina, Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
Licenciada en Química (1995) y Magister enIngeniería Química (2000) enlaUniversidaddelZulia. PhD en Química en Queen Mary, Universityof London (2005). Profesora-Investigadora titular de Pregrado y Postgrado de laFacultad de Ingeniería de LUZ. Directoradel Instituto de Superficies y Catálisis (2015-2019), miembrodelConsejoDirectivodel Instituto del Petróleo de LUZ (2010-2013), coordinadora de laComisión de Ciencia y Tecnologíadel CONDES-LUZ (2009-2013), miembrodelConsejo Técnico de laDivisión de Investigación de laFacultad de Ingeniería (2006-2013), miembrodel Comité Académico delDoctoradoenIngeniería Química, Mención: Superficies y Catálisis (2005-2018), miembrodel Comité Técnico del Área Química y Petroquímica de Fundadesarrollo (2009-2012), miembro de laComisión de evaluación para laCreación de Laboratorio, Centros y/o Institutos del CONDES-LUZ y miembrodel Comité editorial de la Revista CIENCIA. Contribuciones científicas enel área de preparación y caracterización de catalizadores, catalizadores de tresvías, síntesis de materiales mesoporosos y materialesadsorbentes de gases ácidos. Autora/co-autora de proyectos de investigación y de artículos científicos enel área de Superficies y Catálisis. Enelámbito de desarrollo industrial, vice-presidenta de ANTARES R&D (2016), responsable de desarrollos tecnológicos enel área de materiales emergentes y catalizadores.
Alexander José Moronta Cuicas, Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
Lic. en Química, MSc. enIngeniería Química, PhDen Química (Universidad de Sheffield). Profesor de pregrado de laescuela de Ingeniería Química de laUniversidaddelZulia (LUZ) y de Postgradodel programa de MaestríaenIngeniería Química de LUZ. Directordel Instituto de Superficies y Catálisis (2012-2015). 55 artículos publicados em revistas nacionales e internacionalesenel área de catálisis heterogénea y arcillasminerales. Conferencista invitado encongresosnacionales e internacionales. Investigador invitado enel Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC) durante el período 2003-2004. Becario de Post-doc de laFundación Internacional Matsumae (Japón). Presidente delComité organizador del XIX CongresoVenzolano de Catálisis (2013). Arbitro de revistas nacionales e internacionales.
Dora Margarita Finol, Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
Ingeniera Química, MSc. En Ingeniería Química, Dra. en Química. Profesora de Pregrado en la Escuela de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de LUZ y de Postgrado en el Programa de Maestría en Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de LUZ. Investigadora en el área de Catálisis Ambiental. Participación en proyectos de investigación financiados por el CONDES-LUZ y FONACIT. Coordinadora del Postgrado de Ingeniería Química de LUZ.
Jorge Luis Sánchez Arrieta, Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, UniversidaddelZulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
Ing. Químico, MSc. enIngeniería Química, DoctorofPhilosophy (Ph.D) enIngeniería Química. Profesor de pregrado de laescuela de Ingeniería Química de laUniversidaddelZulia (LUZ) y de Postgradodel programa de MaestríaenIngeniería Química de LUZ. Director de laEscuela de Ingeniería Química (1984-1987).Directordel Instituto de Superficies y Catálisis (1997-2006). Más de 50 artículos publicados en revistas nacionales e internacionalesenel área de catálisis heterogénea. Tutor de tesis de pre y postgrado de ingeniería química. Arbitro de revistas nacionales e internacionales.Coordinador de jurado evaluador de trabajos de ascensos, concursos de oposición, y de premios “Dr. Humberto Fernández Morán”, “Francisco E. Bustamante” y orden al mérito “Dr. Jesús Enrique Lossada”. MiembrodelDirectorio de Fundacite-Zulia. Investigador responsable de proyectos Condes y Fonacit.
Victor José Ferrer Villasmil, Instituto de Superficies y Catálisis, Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia P.O. Box 15251, Maracaibo 4003A, Venezuela.
Ingeniero Químico, MSc. En Ingeniería Química, Dr. en Ingeniería Química mención: Superficies y Catálisis. Profesor de Pregrado en la Escuela de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de LUZ y de Postgrado en el Programa de Maestría en Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería de LUZ. Experiencia en el área de Pirólisis de biomasa, preparación de carbón activado a partir de biomasa (biochar), preparación de catalizadores para el control de gases contaminantes generados por vehículos, estudio de catalizadores para las reacciones de oxidación de metano, monóxido de carbono y reducción de óxido de nitrógeno, caracterización de catalizadores por reducción a temperatura programada (TPR), desorción a temperatura programada (TPD), quimisorción de CO ó H2 y capacidad de almacenamiento de O2 (OSC). Participación en proyectos de investigación financiados por el CONDES-LUZ y FONACIT. Publicaciones en revistas arbitradas (24) y trabajos presentados en congresos de química y catálisis (56). Jefe de la cátedra de Ingeniería de Reacciones y del Departamento de Petroquímica e Hidrocarburos de la Escuela de Ingeniería Química de LUZ.

Citas

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Publicado
2020-09-01
Cómo citar
Rubio Fuenmayor, E. M., Zárraga Colina, J. J., Moronta Cuicas, A. J., Finol, D. M., Sánchez Arrieta, J. L. y Ferrer Villasmil, V. J. (2020) «Oxidación parcial de metano en catalizadores de Pd soportados sobre CexZr1-xO2/SiO2: Efecto de los ciclos continuos de reacción / Partial oxidation of methane in Pd-supported catalysts on CexZr1-xO2/SiO2: Effect of continuous reaction cycles», Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería. Universidad del Zulia, 43(3), pp. 167-176. Disponible en: https://www.produccioncientificaluz.org/index.php/tecnica/article/view/33755 (Accedido: 28abril2024).
Número
Vol. 43 Núm. 3 (2020)
Sección
Artículos de Investigación

 

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